对快速装车系统自动进料称重控制的探讨

快速装车系统能够快速地将固体物料连续装载到行进中的火车车厢中，特别适合大型采矿企业产品的装车外运。快速装车系统是以自动控制的方式快速并连续地将固体物料按设定的重量装载到以一定速度行进的列车中的一种高效定量装车系统。
1 快速装车系统的组成及工艺流程
1.1 组成
快速装车系统由装载系统、给料系统和采样系统三部分组成。其中三部分主要包括装车塔楼钢结构、PLC控制系统、液压系统、称重系统、采样系统、胶带机及给煤机等设备。每个系统都有自己的PLC远程控制站和供配电设施。
1.2 工艺流程
快速装车系统的设备工艺流程比较简单，常见的是将产品仓内煤炭通过给煤机、胶带运输机、缓冲仓、定量仓以及装载溜槽装入行进的火车车厢内。
2 快速装车系统现有开关量控制下自动进料称重
2.1 控制原理
采用称重仪表的开关量输出信号作为自动进料称重的控制信号，每节车厢装载量是通过称重仪表键盘来设置的。此时称重仪表输出的控制信号是多路开关量信号，接入PLC的开关量输入模块。具体设置过程是：调出称重仪表设定值的设置菜单，在每一个设定值序号下输入相应的重量数值后，按回车键确认，全部设置完成后按运行键返回称重模式即可。
在这种方式下，设定重量与实际重量之间的比较是在称重仪表中进行的。我们一般用四个设定点，也就是说需要在称重仪表内设置四个重量数值。装车系统的第一个设定点表示第一次关闭缓冲仓闸门的数值，第二个设定点表示第二次关闭缓冲仓闸门的数值，第三个设定点表示完全关闭缓冲仓闸门的数值，即每节车厢的装载量，这三个数字是逐步变大的。第四个设定点表示空仓的数值，这个数字最小，一般在500公斤以下。每个设定点在仪表内都对应有一个开关量输出继电器，当仪表监测到称重仓内物料重量大于某一个设定重量时，该设定点对应的继电器就动作，触点导通，仪表输出信号到PLC。我们只能根据每个设定点数值的大小来确定它是第几次关闭量。编写控制程序，用这四个设定值的输入点来控制缓冲仓闸门的动作，可以实现装车系统的自动进料称重过程。
假设每节车厢的装载量也是63.5吨（63500公斤），装车前先进行参数设置，四个参数分别设定为SP150000KG；SP260000KG；SP363500KG；SP4200KG。装车系统起动后，装车员一般选定4片缓冲仓闸板，称重仓内没有物料且闸门显示关闭，装车员点击开始装车时液压系统将选定缓冲仓闸门全部打开给称重仓进料；仓内物料重量迅速增加，当物料的瞬时重量大于第一个设定值（50000公斤）时，该设定值对应的继电器吸合，触点导通，仪表输出信号到PLC，根据编好的程序，PLC控制其中两片选定缓冲仓闸门关闭，另外两片选定闸门继续进料，从完全进料时期到了精确进料时期。当仓内物料瞬时重量大于第二个设定值（60000公斤）时，第二个设定值的信号就输入PLC，PLC控制再关闭一片选定缓冲仓闸门，且另外一片选定闸门关闭到闸门二分之一位继续进料，进料速度更慢，但称重精度更高。当仓内物料瞬时重量大于第三个设定值（63500公斤）时，缓冲仓闸门全部关闭。此时四个设定点的继电器全部处于吸合状态，开关量控制下的称重仓自动进料称重过程完成。正常情况下，上述过程中从完全进料开始到自动进料称重完成的时间仅仅为6秒至8秒。
操作人员手动打开称重仓卸料闸门进行装车，随着称重仓内物料逐渐装入火车车厢内，四个设定点的继电器按照数值大小依次复位，当第四个设定点对应的继电器复位后，称重仓内物料重量已经小于空仓重量，表明称重仓已放空，PLC立即控制称重仓卸料闸门关闭。一旦称重仓闸门关闭信号输入，缓冲仓闸门将马上完全打开，重复上述自动给料称重过程，为装下一节车厢作准备。如此循环，直到整列车装完。
2.2 存在问题
开关量控制的最大缺点是在装杂皮车时，操作人员要不停地调整仪表内的设定值，很容易造成人为失误，装车时间延长；称重仪表由于为进口产品，里面内容全文英文，对装车员业务水平要求高，经常由于不注意设错参数而影响计量和生产效率；每列车都要设定参数，经常由于参数设错而又不能及时找出错误修改参数，导致装车时间延长。
2.3 对策措施
用模拟量控制自动进料称重，如果我们采用称重仪表的模拟量输出信号作为自动进料称重的控制信号，那么每节车厢装载量一般是通过工业控制计算机操作屏幕来设置的。具体设置过程是：装车前进入控制计算机装车操作界面，确保二次仪表、上位控制计算机与PLC之间通讯正常，调出车厢设置屏幕，在每节装载量中输入实际装车的重量数值，按回车键即可。编写相应的控制程序，通过比较称重仓内物料重量和每节车厢装载量之间的数值大小，就可以实现装车系统的自动进料称重过程。在这种控制方式下，设定重量与实际重量之间的比较是在PLC中进行的。
简要叙述一下模拟量控制下的自动进料称重过程。假设每节车厢的装载量为63.5吨（63500公斤），我们只需在工业控制计算机操作屏幕内输入63500即可。装车系统起动后，装车员选定4片缓冲仓闸板，装车员点击开始装车时液压系统将选定缓冲仓闸门全部打开给称重仓进料；仓内物料重量迅速增加，当物料重量大于等于每节装载量的百分之七十时，根据编好的程序，PLC控制其中两片选定缓冲仓闸门关闭，另外两片选定闸门继续进料，从完全进料时期到了精确进料时期；当物料重量大于等于每节装载量的百分之九十时，PLC控制再关闭一片选定缓冲仓闸门，且另外一片选定闸门关闭到闸门二分之一位继续进料，进料速度更慢，但称重精度更高。当物料重量大于等于每节装载量的百分之九十九时，缓冲仓闸门全部关闭。自动进料完成，系统具备了装车条件。
操作人员手动打开称重仓卸料闸门进行装车，当称重仓内物料重量小于等于程序中设置的空仓重量（200公斤）时，表明称重仓已放空，PLC立即控制称重仓卸料闸门关闭。一旦称重仓闸门关闭信号输入，缓冲仓选定闸门将马上完全打开，重复上述自动进料称重过程，为装下一节车做准备。如此循环，直到整列车装完。
模拟量控制下的自动进料称重的优点在于每节车厢装载量设置简单，操作人员只需输入每节装载量一个参数，其它参数如一次关闭量、二次关闭量、三次关闭量已经由程序自动计算出并设定，特别是在装杂皮车时，减少了操作人员参数设置的次数，能避免一些人为失误；模拟量控制下装车员不用操作二次仪表，参数设定简单，新人容易上手，不易出错，故障率降低，有效提高了生产效率。
3 结语
快速装车系统利用开关量输出信号作为自动进料称重的控制信号，在装杂皮车时，操作人员要不停地调整仪表内的设定值，很容易造成人为失误；对装车员业务水平要求高，每列车都要设定参数，经常由于人为设错参数，又不能及时找出错误修改参数，导致装车时间延长。模拟量控制下的自动进料称重每节车厢装载量设置简单，操作人员只需输入每节装载量一个参数，其它参数已经由程序自动计算出并设定，特别是在装杂皮车时，减少了操作人员参数设置的次数，能避免一些人为失误；装车员不用操作二次仪表，参数设定简单，不易出错，生产效率提高。